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Enhancing cation and anion exchange capacity of rice straw biochar by chemical modification for increased plant nutrient retention

生物炭 阳离子交换容量 化学 修正案 浸出(土壤学) 营养物 壤土 稻草 环境化学 土壤pH值 农学 土壤水分 环境科学 热解 无机化学 土壤科学 有机化学 生物 政治学 法学
作者
Saptaparnee Dey,T. J. Purakayastha,Binoy Sarkar,Jörg Rinklebe,Sarvendra Kumar,Ranabir Chakraborty,Anindita Datta,Khajanchi Lal,Yashbir Singh Shivay
出处
期刊:Science of The Total Environment [Elsevier BV]
卷期号:886: 163681-163681 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.scitotenv.2023.163681
摘要

Biochar, a potential alternative of infield crop residue burning, can prevent nutrient leaching from soil and augment soil fertility. However, pristine biochar contains low cation (CEC) and anion (AEC) exchange capacity. This study developed fourteen engineered biochar by treating a rice straw biochar (RBC-W) first separately with different CEC and AEC enhancing chemicals, and then with their combined treatments to increase CEC and AEC in the novel biochar composites. Following a screening experiment, promising engineered biochar, namely RBC-W treated with O3-HCl-FeCl3 (RBC-O-Cl), H2SO4-HNO3-HCl-FeCl3 (RBC-A-Cl), and NaOH-Fe(NO3)3(RBC-OH-Fe), underwent physicochemical characterization and soil leaching-cum nutrient retention studies. RBC-O-Cl, RBC-A-Cl, and RBC-OH-Fe recorded a spectacular rise in CEC and AEC over RBC-W. All the engineered biochar remarkably reduced the leaching of NH4+-N, NO3- -N, PO43--P and K+ from a sandy loam soil and increased retention of these nutrients. RBC-O-Cl at 4.46 g kg-1 dosage emerged as the most effective soil amendment increasing the retention of above ions by 33.7, 27.8, 15.0, and 5.74 % over a comparable dose of RBC-W. The engineered biochar could thus enhance plants' nutrient use efficiency and reduce the use of costly chemical fertilizers that are harmful to environmental quality.
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